【摘要】壓力變送器是在自動化儀表控制過程中不可缺少的檢測部件，其用途是將物理量檢測出來并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量傳輸?shù)斤@示儀表中進(jìn)行監(jiān)視和控制。壓力變送器應(yīng)按照規(guī)定的要求合理的選擇測壓點(diǎn)，采用正確的安裝方式進(jìn)行施工，對在安裝過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題應(yīng)進(jìn)行正確的判斷與解決。
1、前言
壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一 , 正確測量和控制壓力對保證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。壓力變送器的任務(wù)是將檢測出來的非電量（物理量）大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，傳輸?shù)斤@示儀表中進(jìn)行監(jiān)視和控制。
20 世紀(jì) 80 年代中末期，國內(nèi)開始引進(jìn)國外生產(chǎn)的壓力變送器，主要是非智能的，在選購變送器時，要根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的不同壓力檢測點(diǎn)的壓力，來選擇不同壓力變送器的量程，由于被測壓力點(diǎn)數(shù)量多，訂貨時所定壓力變送器的規(guī)格多，同時在備件上造成很大的資金積壓。由于早期的壓力變送器沒有微處理器進(jìn)行各種性能的補(bǔ)償，容易受到環(huán)境的影響，造成儀表的漂移和測量不準(zhǔn)確。
美國霍尼韋爾（HONEYWELL）公司于 1983 年獨(dú)家率先向全世界推出智能化現(xiàn)場儀表 ST3000 100 系列全智能壓力變送器，這是對傳統(tǒng)現(xiàn)場儀表的一次深刻變革！它為工業(yè)自動化儀表及其系統(tǒng)應(yīng)用，向更高層次的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，全智能變送器的問世，開創(chuàng)了現(xiàn)場儀表的新紀(jì)元。
美國霍尼韋爾公司在 92 年 4 月向中國推出了 ST3000/900 系列全智能變送器，它具有數(shù)字式全智能變送器的全部優(yōu)越性能，而價格接近傳統(tǒng)模擬式常規(guī)變送器。1997 年底，霍尼韋爾公司又推出可測高溫的壓力變送器，現(xiàn)場環(huán)境溫度最高可達(dá)150℃。通過使用專用的手操器，可以對運(yùn)行中的變送器進(jìn)行零點(diǎn)、量程、變送器的工作溫度、使用單位等很多參數(shù)的監(jiān)測和修改，非常的方便。20 世紀(jì) 90 年代中末期，引進(jìn)的壓力變送器的幾乎是數(shù)字式全智
能變送器，在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)有不少廠家與國外的公司合作，生產(chǎn)智能儀表。
2、智能型壓力變送器
智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表，壓力或差壓變送器的精度為0.1 級，量程范圍為 100：1 或 50:1，時間常數(shù)在 0 ～ 36s 可調(diào)，儀表的電壓范圍為 15 ～ 36VDC，正常工作電壓為 24VDC，兩線制儀表，輸出電流 4 ～ 20mA，一般使用 HART 通訊協(xié)議。壓力及差壓變送器外形如圖 2-1 和圖 2-2 所示。
智能型壓力變送器不僅能輸出電流信號，還在電流信號的的基礎(chǔ)上傳輸雙向數(shù)字通訊信號。模擬、數(shù)字兩種信號方式同時使用一對電纜，通過手持操作器，可以非常方便地對 1500m 之內(nèi)的現(xiàn)場變送器進(jìn)行各種工作參數(shù)的設(shè)定、量程調(diào)整以及向變送器加入信息數(shù)據(jù)。智能型壓力變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能，大大提高了變送器的精確度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程，通過通訊使變送器與計算機(jī)控制系統(tǒng)直接組態(tài)。
2.1 智能壓力變送器的主要特點(diǎn)
2.1.1 具有自動補(bǔ)償能力
可通過軟件對傳感器的非線性、溫漂、時漂等進(jìn)行自動補(bǔ)償。可自診斷，通電后可對傳感器進(jìn)行自檢，以檢查傳感器各部分是否正常，并作出判斷。數(shù)據(jù)處理方便準(zhǔn)確，可根據(jù)內(nèi)部程序自動處理數(shù)據(jù)，如進(jìn)行統(tǒng)計處理、去除異常數(shù)值等。
2.1.2 具有雙向通信功能
微處理器不但可以接收和處理傳感器數(shù)據(jù)，還可將信息反饋至傳感器，從而對測量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。可進(jìn)行信息存儲和記憶，能存儲傳感器的特征數(shù)據(jù)、組態(tài)信息和補(bǔ)償特性等。
2.1.3 具有數(shù)字量接口輸出功能
可將輸出的數(shù)字信號方便地和計算機(jī)或現(xiàn)場總線等連接。
2.2 壓力單位換算
在國際單位制中，壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，代號為 Pa。它的定義是在每平方米面積上垂直作用 1 牛頓的力，即實(shí)際使用中，常常有巴、毫米水柱、毫米汞柱、工程大氣壓等壓力單位，它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見表 2.2。
3.1 測壓點(diǎn)的選擇
⑴所選擇的測壓點(diǎn)能反映被測壓力的真實(shí)情況。
⑵要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其它易形成旋渦的地方。
⑶測量流動介質(zhì)的壓力時，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動方向垂直。
⑷測量氣體時，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不存液體。
⑸測量液體壓力時，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不存氣體。
⑹變送器安裝低于取壓管線時應(yīng)減去壓力表到管道取壓口之間的一段液柱壓力。
⑺測量蒸汽壓力時應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接和測壓元件接觸。
3.2 壓力變送器安裝注意事項
⑴壓力變送器應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。
⑵安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動和高溫影響。
⑶避免安裝在腐蝕性環(huán)境中。
⑷當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時，必須加保溫伴熱管線。
⑸取壓口到變送器之間應(yīng)裝截止閥，應(yīng)靠近取壓口。
⑹壓力變送器的連接處應(yīng)加裝密封墊片和聚四氟膠帶，一般低于80℃及 2Mpa 時用石棉紙或鋁片，溫度及壓力（50MPa）更高時用退火紫銅墊或鉛墊。
3.3 壓力變送器的安裝方式
壓力變送器的安裝有多種方式，目前經(jīng)常用到的有以下三種。
⑴直接管道安裝方式，這種安裝方式簡單，用材少。如圖 3.3-1所示。
⑵法蘭安裝，主要應(yīng)用于液位測量，利用液體的靜壓力對液位進(jìn)行測量。如圖 3.3-2 所示。
⑶支架安裝（管裝平支架），大多采用此種安裝方式，安裝維護(hù)方便，以往在露天的位置使用儀表箱作為保護(hù)壓力變送器免遭粉塵、雨淋，但現(xiàn)在的壓力變送器的防護(hù)做的很好，防護(hù)等級在 IP65，工作的環(huán)境溫度－40～＋75℃，耐震動、防塵、防雨，5年免維護(hù)。如圖3.3-3所示。
3.4 壓力變送器的取氣方式
壓力變送器的取氣分兩種，即壓力變送器取氣和壓差變送器取氣。
3.4.1 壓力變送器取氣
壓力變送器不是直接安裝在管道上，是通過直徑 14 毫米的取氣管道連接到壓力變速器的連接接頭，壓力變送器本體安裝在設(shè)備的旁邊。
在管道上安裝的取氣裝置（實(shí)際上是一個Φ50～75mm的金屬管）焊接此管時，焊接角度最好在 45°左右，這樣不容易造成積灰，另外，在金屬管的頭部有管螺紋，用絲堵擰緊不能漏氣，在檢查取氣管時便于打開，檢查取氣管是否有積灰。儀表取氣管焊接在取氣管的上部，不容易造成積灰。
壓力變送器的取氣管道上應(yīng)裝有 4 個儀表閥門，（如果是被測壓力低的空氣管道，可以省去取氣管上部的儀表閥門。這個閥門一般稱作一次閥門，但是測量高壓氣體和水的測量不能省去此閥門）。壓力變送器工作時打開取氣管道上部的閥門，打開三通上部的閥門，一般稱為二次門，關(guān)閉最下部的閥門，一般稱為排氣閥門，緩慢打開接壓力變送器的閥門，使壓力變送器充壓工作，如圖 3.4 所示。
3.4.2 壓差變送器的取氣
由于被測的是兩個管路的壓力差，所以
壓差變送器的安裝要用兩套取氣裝置，如圖 3.4-2 所示，關(guān)鍵是在與壓差變送器的連接上，連接壓差變送器必須使用三閥組，壓差變送器安裝在三閥組上，壓差變送器的兩個進(jìn)氣管分為高壓進(jìn)氣口（H）和低壓進(jìn)氣口（L），不要接錯，否則測量不正確，三閥組的外形圖如圖 3.4-3 所示。壓差變送器的投入使用比壓力變送器稍微復(fù)雜，因為所測量的氣體或液體在流經(jīng)測量元件上（變徑測量裝置，如文丘里管），在變徑處的兩邊會產(chǎn)生不同的壓力，通過壓差變送器測量變徑管兩端的壓力。
3.5 壓差變送器的投入
投入壓差變送器前 , 須先將連接三閥組兩端的儀表閥門關(guān)緊，不得讓被測氣體或液體流入，三閥組中間的儀表閥門打開，然后緩慢地打開取氣管上部兩個一次門、二次閥門，管道壓力通過中間的閥門使被測壓力兩端的壓力平衡。之后分別打開連接三閥組兩邊的閥門，最后關(guān)閉中間的儀表閥門，最后壓差變送器投入正常使用。
如果由于粉塵、雜物等原因造成儀表取氣管道堵塞，造成壓力變送器不能正常工作，就要對儀表取氣管道進(jìn)行清理，處理過程如下：
將接在變送器處的閥門關(guān)閉，將工廠用的 0.4MPa 左右的壓縮空氣接在排氣管上，緩慢打開排氣閥門，用空氣清掃取氣管道。如果堵塞發(fā)生在取氣管處（一般容易發(fā)生在此處），可以松開絲堵，直接用棍棒物清堵。
如果被測壓力為正壓，清理此處的積灰一定要注意安全，側(cè)身松開絲堵，一般情況下，由于正壓的關(guān)系，積灰能從管子內(nèi)部沖出來，管道內(nèi)如果是負(fù)壓則比較安全，清掃完畢，恢復(fù)正常取氣狀態(tài)。在清掃差壓變送器取氣儀表管道時，一定要事先將壓差變送器脫離正常測量狀態(tài)，操作方法與投入運(yùn)行狀態(tài)相反，清掃管道時的安全注意事項如前所述。如果被測量是高壓、高溫流體、氣體，則必須注意人身和設(shè)備的安全。
目前，壓力變送器更多的用于 DCS 控制系統(tǒng)中，在現(xiàn)場安裝的壓力變送器均帶有 4 ～ 20mA 輸出和數(shù)字通訊功能，通過屏蔽電纜連接到現(xiàn)場電力室模件柜 AI 模件的輸入端。
手操器使用非常方便，可以在現(xiàn)場電力室內(nèi)的 DCS 模件柜相應(yīng)的端子上使用。通過手操器，可以檢查和設(shè)置壓力變送器的零點(diǎn)、量程、變送器工作點(diǎn)的溫度、工程壓力單位的選擇，如 Pa、Bar 等工作情況，例如某一壓力點(diǎn)的零點(diǎn)或量程需要改變，在電力室就可以通過使用手操器輕松改變。如圖 3.6 所示。
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